一种带有自动灌药系统的植保无人机的制作方法

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种带有自动灌药系统的植保无人机。

背景技术：

目前，随着土地流转、农业土地生产逐渐规模化，为提高农业生产效率、降低农业生产成本，使无人机用无人机进行喷洒农药等作业的需求日趋增多。但无人机与药液或粉剂连接口位置取出时会出现漏料问题，单体药液或粉剂载体在运输和工作时也会出现溅出、遗漏现象；在灌药时易发生滴漏，污染机体其他零部件。为了保证药液出水顺畅，现有的液体容器出水口都设计在容器底部，容易使水阀与地面触碰而受到污染及损坏；同时，在进行植保作业时，无法实现精准喷洒。

现有无人机药箱加药方式为两种，一种为可拆卸式，取下药箱加药，此方式加药需要的时间长，同时可拆卸会造成飞机的震动大，结构配合部分会经常磨损影响性能和飞行状态；另一种是不可拆卸，但需要人在飞机端拆下药箱盖加药，此方式加药量和精度难以控制，且药物会外漏，对设备和人员造成伤害，操作麻烦费时。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种带有自动灌药系统的植保无人机。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种带有自动灌药系统的植保无人机，包括无人机、基站支架、若干太阳能电池板、电池板连接件、电池盒、供电接头、支撑杆、差分仪、加药模块和输出模块，所述无人机上设置有药箱，所述药箱包括凹陷部，凹陷部上设置有两个开口，其中，一个开口设置有管路通断机构，另一个开口设置有管路接头，若干电池板连接件固定在基站支架上侧，若干太阳能电池板分别铰接在对应的电池板连接件上，电池盒固定在基站支架上侧并且电池盒通过导线与太阳能电池板连接，供电接头固定在电池盒上侧并与电池盒连接，支撑杆竖直设置并且支撑杆下端可拆卸固定在供电接头上侧，差分仪可拆卸固定在支撑杆上端并且支撑杆内设置有导线连接差分仪和供电接头，无人机上设置有电池，电池竖直向下插入无人机容腔内并固定，所述加药模块包括储药罐和加药泵，所述加药泵包括泵体进口和泵体出口，所述泵体进口与储药罐连通，所述泵体出口与管路通断机构连通，所述输出模块包括与管路接头连接且对药物输送采用非接触方式进行驱动的多个药物输送驱动组件，及与所述多个药物输送驱动组件连接的出药部，所述出药部包括多个出药管，所述多个出药管分别与所述多个药物输送驱动组件的出口连接。

进一步的，所述管路接头与所述药物输送驱动组件之间设置有分流腔体及多个分流进药管，所述分流腔体开设有分流进口与多个分流出口，所述分流进口与管路接头连接，每个所述分流进药管连接每个所述分流出口与每个所述药物输送驱动组件的进口，所述分流腔体包括长方体状的本体、与本体连通的分流进口接头及与本体连通的多个分流出口接头，多个分流出口接头均布在所述分流进口接头两侧，所述分流进口接头开设有所述分流进口，每个分流出口接头均开设有所述分流出口。

进一步的，所述药箱内设置有引流管和引流接头，引流接头通过支架固定在药箱底部；所述引流管一端与管路接头内端连接，引流管另一端与引流接头上端开口连接，引流接头下端开口与药箱内腔连通。

进一步的，所述管路通断机构包括：

固定部，所述固定部包括进料部、出料部，以及连通进料部与出料部的管路，管路内设有密封部；

位于固定部内的活动部，活动部上设有阻断部，当密封部与阻断部抵接时，控制管路断开；当密封部与阻断部分离时，控制管路连通；

连接所述固定部与活动部的弹性件，弹性件一端与活动部抵接，另一端与固定部抵接。

进一步的，所述活动部下端设置有与阻断部连接的导向部，当导向部外端位于进料部端口外，密封部与阻断部抵接；当导向部外端位于进料部内，密封部与阻断部分离，所述导向部为格栅件，格栅件横向截面外径与进料部内径适配。

进一步的，所述药物输送驱动组件包括蠕动泵及用于驱动蠕动泵的电机，所述药物输送驱动组件的出口为蠕动泵的出口。

进一步的，还包括多个喷洒件，所述多个出药管分别连接所述多个喷洒件及所述药物输送驱动组件的出口。

进一步的，所述电池盒设置有电源适配器用于外部充电。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用四个药物输送驱动组件进行独立抽灌，每个药物输送驱动组件向一个喷洒件输送药液。单个喷洒件可连接在单个出药管，因此可以单独控制单个喷洒件的喷药量，实现精细化作业，同时，多个药物输送驱动组件模块化设计，便于对输出模块的维护及其周边接插件进行维护，将储药罐中的药液泵入到药箱中，从而实现自动灌药操作，达到人药隔离的效果，避免药液与人体接触，加注效果好且使用安全可靠，且通过电池盒能够为无人机充电，并且太阳能电池板可以通过太阳能为电池盒补充电源，经济环保，结构紧凑，操作简单快捷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中药箱的结构示意图；

图3为本发明中药箱的内部结构示意图；

图4为本发明中输出模块的结构示意图；

图5为本发明中输出模块的仰视图；

图6为本发明中管路通断机构的剖视图；

图7为本发明中管路通断机构的结构示意图；

图8为本发明的无人机拆解图。

图中：1、无人机，2、药箱，3、管路通断机构，4、管路接头，5、药物输送驱动组件，6、出药管，7、输出模块，8、凹陷部，9、引流管，10、引流接头，11、支架，31、固定部，32、进料部，33、出料部，34、管路，35、密封部，36、活动部，37、阻断部，38、弹性件，39、导向部，310、进料密封槽，311、阻断密封槽，51、分流腔体，52、分流进药管，53、分流进口，54、分流出口，55、蠕动泵，56、电机，57、基站支架，58、若干太阳能电池板，59、电池板连接件，60、供电接头，61、支撑杆，62、差分仪。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1、图2和图8所示的一种带有自动灌药系统的植保无人机，包括无人机1、基站支架57、若干太阳能电池板58、电池板连接件59、电池盒、供电接头60、支撑杆61、差分仪62、加药模块和输出模块，所述无人机1上设置有药箱2，所述药箱2包括凹陷部8，凹陷部8上设置有两个开口，其中，一个开口设置有管路通断机构3，另一个开口设置有管路接头4，若干电池板连接件59固定在基站支架57上侧，若干太阳能电池板58分别铰接在对应的电池板连接件59上，电池盒固定在基站支架57上侧并且电池盒通过导线与太阳能电池板连接，供电接头60固定在电池盒上侧并与电池盒连接，支撑杆61竖直设置并且支撑杆61下端可拆卸固定在供电接头60上侧，差分仪62可拆卸固定在支撑杆61上端并且支撑杆61内设置有导线连接差分仪62和供电接头60，无人机1上设置有电池，电池竖直向下插入无人机1容腔内并固定，所述加药模块包括储药罐和加药泵，所述加药泵包括泵体进口和泵体出口，所述泵体进口与储药罐连通，所述泵体出口与管路通断机构3连通，所述输出模块包括与管路接头4连接且对药物输送采用非接触方式进行驱动的多个药物输送驱动组件5，及与所述多个药物输送驱动组件5连接的出药部，所述出药部包括多个出药管6，所述多个出药管6分别与所述多个药物输送驱动组件5的出口连接。

如图3所示，所述药箱2内设置有引流管9和引流接头10，引流接头10通过支架11固定在药箱2底部；所述引流管9一端与管路接头4内端连接，引流管9另一端与引流接头10上端开口连接，引流接头10下端开口与药箱2内腔连通。

如图4所示，本发明实施方式的输出模块7，包括多个药物输送驱动组件5及出药部。多个药物输送驱动组件5与管路接头4连接。出药部与多个药物输送驱动组件5连接，出药部包括多个出药管6，多个出药管6分别与多个药物输送驱动组件5的出口连接。

单个喷洒件可连接在单个出药管6，因此可以单独控制单个喷洒件的喷药量，实现精细化作业。同时，多个药物输送驱动组件5模块化设计，便于对输出模块7的维护及其周边接插件进行维护。

具体地，无人机1包括机身、固定于机身顶部的十字交叉型支架及四个螺旋桨，四个螺旋桨分别固设于十字交叉型支架的四个端部，每个端部上固设有位于螺旋桨下方的喷洒件。本发明实施方式的无人机1的输出模块7采用四个药物输送驱动组件5进行独立抽灌，每个药物输送驱动组件5向一个喷洒件输送药液。

如图5所示，在本实施方式中，分流腔体51开设有分流进口53与多个分流出口54，每个分流进药管52连接每个分流出口54与每个药物输送驱动组件5的进口。

在本实施方式中，每个药物输送驱动组件5包括泵及用于驱动泵的电机56。优选地，电机为减速电机。药物输送驱动组件5的进口为泵的进口，药物输送驱动组件5的出口为泵的出口。

在本实施方式中，泵为蠕动泵55。采用蠕动泵55作为流体动力输出，避免农药与泵内部接触，延长了泵的使用寿命，且蠕动泵55体积较小，重量较轻，较适于在无人机上使用，蠕动泵55的性能确定了无人机能够实现精准喷洒。

每个泵带有转速传感器，可以通过反馈转速信息控制液体流量，在本实施方式中，水量检测装置为霍尔传感器。霍尔传感器的检测精度高、体积较小、安装方便，且不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

具体地，本实施方式中，泵为蠕动泵55，蠕动泵的工作原理类似于用手指夹挤一根充满流体的软管，随着手指的移动，软管内形成负压，液体随之流动，随着手指向前滑动，软管内的流体也随之向前移动。本发明实施方式的蠕动泵通过滚轮对软管交替进行挤压和释放来泵送流体。其中，电机56的电机轴与蠕动泵55的传动轴连接，传动轴上固设有滚轮，软管紧绕滚轮布置。电机驱动滚轮转动使得滚轮对充满液体的软管进行挤压，从而使得软管内的流体向前移动。

蠕动泵55内安装有霍尔传感器，霍尔传感器通过检测滚轮的转速从而检测蠕动泵的抽水量。若蠕动泵的抽水量不符合要求可通过调节电机的转速从而控制流量变化，从而达到精准喷洒的目的。

在本实施方式中，分流腔体51包括长方体状的本体、与本体连通的分流进口53接头及与本体连通的多个分流出口54接头，多个分流出口54接头均匀分布在分流进口53接头两侧，分流进口53接头开设有分流进口53，每个分流出口54接头均开设有分流出口54，使得管路的布置更为规整。

由于多个药物输送驱动组件5模块化设计，便于对输出模块的维护及其周边接插件进行维护。无人机1包括多个喷洒件，多个出药管6分别连接多个喷洒件及药物输送驱动组件5的出口。单个喷洒件可连接在单个出药管6，因此可以单独控制单个喷洒件的喷药量，实现精细化作业。

加药模块可以包括控制模块和加药泵，加药泵可以与控制模块相连，加药泵具有泵体进口和泵体出口，泵体进口适于与储药罐连通，泵体出口适于与药箱的管路通断机构连通。

由此，当无人机1药箱2需要使用加药模块进行灌药时，可以将泵体出口与无人机1上的管路通断机构3连通，并将储药罐与泵体进口相连通，加药泵可以在控制模块的控制下运行，从而将储药罐中的药液泵入到药箱中，从而实现自动灌药操作，达到人药隔离的效果，避免药液与人体接触，加注效果好且使用安全可靠。

其中，对于泵体进口与储药罐、泵体出口与药箱的连通方式不做特殊限制，可以根据加药模块的具体结构进行设置，例如，可以通过连接管进行连接，采用胶管进行连接。由此，不仅连接操作方便，而且药液流动性好。

控制模块上可以设置控制面板，以手动控制灌药的开始和完成。当然，为实现进一步自动化，控制模块上还可以设置自动控制程序，自动控制程序可以自动控制加药泵的工作状态，进一步提高自动化程度，提高使用性能。例如，控制模块上可以预设有加药时间或加药容量，当加药操作达到加药时间或加药容量时，控制模块可以自动控制加药泵关闭，从而避免人未及时操作导致药液流出。

根据本发明实施例的喷洒系统，通过设置加药模块，使灌药操作可以实现自动化，无需进行人工注药，避免药液与人体接触，加注效果好且使用安全可靠。

加药泵的结构可形成为多种，加药泵可以包括蠕动泵和电机，蠕动泵上可以设有泵体进口和泵体出口。电机可以与控制模块相连，同时电机还与蠕动泵相连，使电机可以在控制模块的控制下驱动蠕动泵工作，储药罐中的药液可以通过蠕动泵泵入到药箱中，泵入效果好且使机体以及管道更易维护，结构更紧凑。

药箱1的进药口处设置有管路通断机构3，管路通断机构3在正常状态下处于关闭状态，使进药口可以关闭，避免药液流出。当药箱2上的管路通断机构3与泵体出口连接，管路通断机构3发生止抵，使管路通断机构3发生动作，从关闭状态切换为打开状态，并且与泵体出口实现连通，使药液可以泵入药箱2。

如图6所示，管路通断机构3的结构可形成为多种，优选的，管路通断机构3，包括：固定部31，所述固定部31包括进料部32、出料部33，以及连通进料部32与出料部33的管路34，管路34内设有密封部35；位于固定部31内的活动部36，活动部36上设有阻断部37，当密封部35与阻断部37抵接时，控制管路34断开；当密封部35与阻断部37分离时，控制管路34连通；连接所述固定部31与活动部36的弹性件38，弹性件38一端与活动部36抵接，另一端与固定部31抵接。

所述密封部35与阻断部37抵接时，所述弹性件38处于压缩状态；所述阻断部37与密封部35逐渐分离时，所述活动部36压缩弹性件38。所述密封部35包括密封端面和密封侧壁并呈台阶状，阻断部37形状与密封部35适配；阻断部37端面外径大于进料部32内径。

如图7所示，所述活动部36下端设置有与阻断部37连接的导向部39，当导向部39外端位于进料部33端口外，密封部35与阻断部37抵接；当导向部39外端位于进料部32内，密封部35与阻断部37分离。所述导向部39为格栅件，格栅件横向截面外径与进料部32内径适配。

所述进料部32外壁开有进料密封槽310，进料密封槽310内设置有进料密封圈。所述阻断部37外壁上开有阻断密封槽311，阻断密封槽311内设置有阻断密封圈。当所述阻断部37与密封部35抵接时，阻断部37端面与密封端面抵接，阻断部37外壁与密封侧壁抵接。所述弹性件38包括螺旋弹簧。

本发明的管路通断机构由固定部，活动部和弹性件组成；固定部与进料密封圈装配，活动部与阻断密封圈装配；装配好密封圈的活动部插入固定部内，使导向部伸出进料部，然后装入弹簧，锁定固定部上的出料部；

液体或粉剂从固定部上的进料部进入，到达管路内，阻断部装配阻断密封圈，将管路分为上下两个腔体，液体或粉剂进入出料部近端腔体后，弹簧将阻断部压合到管路中的密封部，在阻断部和密封圈的作用下，将管路密封，出料部近端腔体内的液体或粉剂不会流出，达到阻断效果。

当需要连通时，导向部端部会受力，弹簧受到压缩，两个腔体连通，药液或粉剂可以通过格栅件的四个凹陷区域，流入管路，再从出料部流出，形成一个通路，反向流通原理一致；出料部与外部件连接，通过出料部外壁上密封圈与外部连接件的内壁接触，实现密封，保证整个通路无药液遗漏。

活动部上的导向部用有凹槽的格栅方式，整个流道由一个固定部实现，格栅件做阻断；格栅件四周凹陷无阻挡，格栅端部受到推力时，压缩弹簧，使格栅的密封端面向出料部移动，两个腔体直接连通，药液和粉剂从格栅件与管路形成的腔体内流出，不工作时，格栅收到弹簧的弹力，将格栅向下压合，使之阻断部与密封部实现密封，达到隔断效果。

药箱容器与无人机为一体，药液通过机体端药箱上的管路通断机构、加药设备，自动加入药箱；输出时，药液通过管路接头、输出模块控制流出；同时具备加药和输出同时进行不间断循环运行；加药时：加药设备工作，根据需求设定具体参数，药液通过加药设备进入到管路通断机构，管路通断机构具有自动通断功能，药液流入时为连通状态，药液通过管路通断机构加入药箱，加药完成后，加药口结构关闭，防止回流；药液从机体药箱端输出时，输出设备工作，根据具体要求，输出设备从药箱内抽出需要的药量；输出结束后，输出设备停止工作；加药和输出同时进行时：加药设备和输出设备同时运行，药液通过加药设备到达药箱，药箱内的药液再通过输出设备流出，形成整个通路。

本发明飞机结构更稳定，飞行更可靠，机体式加药，可以防止药液外漏对设备和人员的伤害，同时能精准控制加药，节省加药时间，自动输出能更精准的控制出药量，加药设备和输出设备同时运行，药液通过加入设备到达药箱，药箱内的药液再通过输出系统流出，形成整个通路，可以长时间的作业，通过电池盒能够为无人机充电，并且太阳能电池板可以通过太阳能为电池盒补充电源，经济环保，结构紧凑，操作简单快捷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。